本主題大體上涉及一種燃氣渦輪發(fā)動機，或者更具體地涉及一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的葉片的附接機構(gòu)。更具體而言，本主題涉及一種用于將燃氣渦輪發(fā)動機的陶瓷基質(zhì)復合葉片附接于渦輪轉(zhuǎn)子盤的附接機構(gòu)。

背景技術(shù)：

燃氣渦輪發(fā)動機大體上包括布置成與彼此流動連通的風扇和芯部。此外，燃氣渦輪發(fā)動機的芯部大體上包括以串流順序的壓縮機區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段以及排氣區(qū)段。在操作中，空氣從風扇提供至壓縮機區(qū)段的入口，在該壓縮機區(qū)段中，一個或更多個軸向壓縮機逐漸壓縮空氣，直到其到達燃燒區(qū)段。燃料在燃燒區(qū)段內(nèi)與壓縮的空氣混合并且焚燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區(qū)段發(fā)送至渦輪區(qū)段。穿過渦輪區(qū)段的燃料氣體流驅(qū)動渦輪區(qū)段，并且接著發(fā)送穿過排氣區(qū)段，例如，至大氣。

更通常地，非傳統(tǒng)高溫材料，如陶瓷基質(zhì)復合(CMC)材料用于燃氣渦輪發(fā)動機內(nèi)的各種構(gòu)件。例如，由于CMC材料可耐受相對極端的溫度，故特別感興趣的是以CMC材料替換燃燒氣體的流動路徑內(nèi)的構(gòu)件。具體而言，燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪區(qū)段的轉(zhuǎn)子葉片更通常由CMC材料形成。

CMC渦輪轉(zhuǎn)子葉片大體上由CMC材料的多個板層形成。理想地，板層使用連續(xù)CMC纖維，即，沿板層的長度連續(xù)的CMC纖維。由于CMC材料典型地在CMC纖維的方向上最強，故使用連續(xù)CMC纖維板層的渦輪轉(zhuǎn)子葉片可在渦輪操作期間更好地耐受應力。

然而，使用連續(xù)纖維板層的CMC葉片經(jīng)常通過銷和U形夾類型的附接來附接于渦輪轉(zhuǎn)子盤。更具體而言，銷可插入到轉(zhuǎn)子盤的一側(cè)中的銷孔中，穿過形成在轉(zhuǎn)子葉片中的銷孔，并且接著穿過盤的相對側(cè)上的銷孔。典型地，銷具有圓或圓形截面，其具有與葉片的線接觸，并且因此銷與葉片之間的接觸、碰撞和/或其它應力可為不合乎需要地高的。

因此，避免依靠CMC材料的層間能力的用于將CMC轉(zhuǎn)子葉片附接于轉(zhuǎn)子盤的附接機構(gòu)將是有用的。此外，最小化附接機構(gòu)與葉片之間的應力的用于將CMC轉(zhuǎn)子葉片附接于轉(zhuǎn)子盤的附接機構(gòu)將是有益的。更具體而言，用于將CMC轉(zhuǎn)子葉片附接于轉(zhuǎn)子盤使得面接觸提供在銷與葉片之間的銷將是有利的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點將在以下描述中部分地闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發(fā)明的實踐學習。

在本公開的一個示例性實施例中，提供了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪葉片組件。燃氣渦輪發(fā)動機限定軸向方向，并且渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件包括具有翼型件部分和柄部分的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。翼型件部分和柄部分由陶瓷基質(zhì)復合材料的多個板層形成。渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件還包括附接銷，并且形成渦輪轉(zhuǎn)子葉片的翼型件部分和柄部分的多個板層從葉片的壓力側(cè)圍繞用于收納附接銷的銷孔延伸至葉片的吸入側(cè)。附接銷包括具有三角形截面形狀的本體，以產(chǎn)生附接銷與葉片之間的表面界面。

在本公開的另一個示例性實施例中，提供了一種用于將渦輪轉(zhuǎn)子葉片附接于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪轉(zhuǎn)子盤的附接銷。燃氣渦輪發(fā)動機限定軸向方向，并且附接銷包括在第一端部與第二端部之間延伸的本體。本體限定在第一端部與第二端部之間延伸的至少一個平面表面。平面表面提供附接銷與渦輪轉(zhuǎn)子葉片之間的面接觸界面。

技術(shù)方案1. 一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，所述燃氣渦輪發(fā)動機限定軸向方向，所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件包括：

包括翼型件部分和柄部分的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，所述翼型件部分和所述柄部分由陶瓷基質(zhì)復合材料的多個板層形成；以及

附接銷，

其中形成所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的所述翼型件部分和所述柄部分的所述多個板層從所述葉片的壓力側(cè)圍繞用于收納所述附接銷的銷孔延伸至所述葉片的吸入側(cè)，

其中所述附接銷包括本體，其具有三角形截面形狀以產(chǎn)生所述附接銷與所述葉片之間的表面界面。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，所述附接銷的所述本體插入到渦輪轉(zhuǎn)子盤的第一側(cè)中的第一孔口中，延伸穿過所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的所述銷孔，并且朝所述渦輪轉(zhuǎn)子盤的第二側(cè)中的第二孔口。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，所述附接銷的所述本體包括平行于平面延伸的底面，所述平面平行于所述軸向方向延伸。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件還包括限定銷表面的一個或更多個填料包，所述銷表面限定所述銷孔的一部分，并且其中所述附接銷包括鄰近所述銷表面的底面，所述底面和所述銷表面限定所述附接銷與所述葉片之間的所述表面界面。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，內(nèi)接在所述本體的所述三角形截面內(nèi)的圓具有半徑R，并且其中所述底面的寬度為所述半徑R的大約兩倍。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，所述底面的長度在所述本體的第一端部與所述本體的第二端部之間由所述附接銷的所述本體限定，所述底面的所述長度大致平行于所述軸向方向延伸。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，所述附接銷的所述本體包括第一端部和第二端部。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，所述銷孔具有與所述附接銷的所述本體相同的截面形狀。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的所述柄部分定位在限定在渦輪轉(zhuǎn)子盤中的槽口內(nèi)，所述槽口沿所述渦輪轉(zhuǎn)子盤的圓周限定在所述盤的第一側(cè)與第二側(cè)之間。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件，其特征在于，所述銷孔構(gòu)造成使得最小間隙形成在所述附接銷與所述葉片之間。

技術(shù)方案11. 一種用于將渦輪轉(zhuǎn)子葉片附接于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪轉(zhuǎn)子盤的附接銷，所述燃氣渦輪發(fā)動機限定軸向方向，所述附接銷包括：

在第一端部與第二端部之間延伸的本體，

其中所述本體限定在所述第一端部與所述第二端部之間延伸的至少一個平面表面，并且

其中所述平面表面提供所述附接銷與所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片之間的面接觸界面。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的附接銷，其特征在于，所述平面表面大致平行于所述軸向方向延伸。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的附接銷，其特征在于，內(nèi)接在所述本體的所述三角形截面內(nèi)的圓具有半徑R，并且其中所述平面表面的寬度為所述半徑R的大約兩倍。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的附接銷，其特征在于，所述附接銷還包括限定成鄰近所述本體的所述第一端部的第一塞部分。

技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案14所述的附接銷，其特征在于，所述附接銷的所述本體具有第一截面面積，并且所述附接銷的所述第一塞部分具有第二截面面積，并且其中所述第二截面面積大于所述第一截面面積。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的附接銷，其特征在于，所述附接銷還包括限定成鄰近所述本體的所述第二端部的第二塞部分。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的附接銷，其特征在于，所述本體限定在所述第一端部與所述第二端部之間延伸的至少三個平面表面，其中所述三個平面表面中的各個提供所述附接銷與所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片之間的面接觸界面。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的附接銷，其特征在于，所述附接銷構(gòu)造成插入到所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的互補形狀的銷孔中。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的附接銷，其特征在于，所述附接銷還包括限定成鄰近所述本體的所述第一端部的第一塞部分，所述第一塞部分限定大體平面表面用于防止所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片相對于所述渦輪轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的附接銷，其特征在于，所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片限定銷表面，所述銷表面限定穿過所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的銷孔的一部分，并且其中所述附接銷收納在所述銷孔中，使得所述附接銷的所述平面表面與所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的所述銷表面接觸。

本發(fā)明的這些及其它的特征、方面和優(yōu)點將參照以下描述和所附權(quán)利要求變得更好理解。并入在本說明書中并且構(gòu)成本說明書的部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且連同描述用于闡釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

包括針對本領(lǐng)域技術(shù)人員的其最佳模式的本發(fā)明的完整且開放的公開在參照附圖的說明書中闡述，在該附圖中：

圖1為根據(jù)本主題的各種實施例的示例性燃氣渦輪發(fā)動機的示意性截面視圖。

圖2為根據(jù)本主題的示例性實施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖。

圖3為根據(jù)本主題的示例性實施例的渦輪轉(zhuǎn)子盤的透視圖。

圖4為根據(jù)本主題的示例性實施例的附接于圖3的渦輪轉(zhuǎn)子盤的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件的截面視圖。

圖5為根據(jù)本主題的示例性實施例的圖4的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件的寬度方向的截面視圖。

圖6為根據(jù)本主題的示例性實施例的圖4和5的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件的附接銷的側(cè)視圖。

圖7為根據(jù)本主題的示例性實施例的圖6的附接銷的正視圖。

圖8為根據(jù)本主題的另一個示例性實施例的圖6的附接銷的正視圖。

部件列表

10 渦扇噴氣發(fā)動機

12 縱向或軸向中心線

14 風扇區(qū)段

16 芯部渦輪發(fā)動機

18 外殼

20 入口

22 低壓壓縮機

24 高壓壓縮機

26 燃燒區(qū)段

28 高壓渦輪

30 低壓渦輪

32 噴氣排氣區(qū)段

34 高壓軸/轉(zhuǎn)軸

36 低壓軸/轉(zhuǎn)軸

38 風扇

40 葉片

42 盤

44 促動部件

46 動力齒輪箱

48 機艙

50 風扇殼或機艙

52 出口導葉

54 下游區(qū)段

56 旁通空氣流通路

58 空氣

60 入口

62 空氣的第一部分

64 空氣的第二部分

66 燃燒氣體

68 定子導葉

70 渦輪轉(zhuǎn)子葉片

72 定子導葉

74 渦輪轉(zhuǎn)子葉片

75 渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件

76 風扇噴嘴排氣區(qū)段

78 熱氣體路徑

80 翼型件部分

81 第一側(cè)

82 柄部分

83 第二側(cè)

84 多個板層

86 壓力側(cè)

88 吸入側(cè)

90 銷孔

91 銷表面

92 最底點

94 渦輪轉(zhuǎn)子盤

96 外緣

98 槽口

100 第一側(cè)

102 第二側(cè)

104 第一孔口

106 第二孔口

108 槽口的最內(nèi)表面

109 填料包

110 附接銷

111 本體的周邊

112 本體

114 底面

115 第一表面

116 第一端部

117 第二表面

118 第二端部

120 第一塞部分

122 第二塞部分

124 開口環(huán)固位機構(gòu)

RD 徑向方向

AD 軸向方向

P 平面

C 盤的圓周

G 間隙

L_body 本體的長度

L_surface 底面的長度

W_surface 底面的寬度

I 內(nèi)接圓

R 內(nèi)接圓的半徑

A₁ 第一截面面積

A₂ 第二截面面積

L_shank 柄部分的長度

W_shank 柄部分的寬度。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的本實施例，其一個或更多個實例在附圖中示出。詳細描述使用了數(shù)字和字母標號來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的標號用于表示本發(fā)明的相似或類似的部分。如本文中使用的，用語"第一"、"第二"和"第三"可以可互換地使用，以將一個構(gòu)件與另一個區(qū)分開，并且不旨在表示獨立構(gòu)件的位置或重要性。用語"上游"和"下游"是指相對于流體通道中的流體流的相對方向。例如，"上游"是指流體流自的方向，而"下游"是指流體流至的方向。

現(xiàn)在參照附圖，其中同樣的標記遍及附圖指示相同的元件，圖1為根據(jù)本公開的示例性實施例的燃氣渦輪發(fā)動機的示意性截面視圖。更具體而言，對于圖1的實施例，燃氣渦輪發(fā)動機為本文中稱為"渦扇發(fā)動機10"的高旁通渦扇噴氣發(fā)動機10。如圖1中所示，渦扇發(fā)動機10限定軸向方向AD(平行于出于參照提供的縱向中心線12延伸)，以及徑向方向RD。大體上，渦扇10包括風扇區(qū)段14和設(shè)置在風扇區(qū)段14下游的芯部渦輪發(fā)動機16。

繪出的示例性芯部渦輪發(fā)動機16大體上包括大致管狀的外殼18，其限定環(huán)形入口20。外殼18包圍成串流關(guān)系的包括增壓器或低壓(LP)壓縮機22和高壓(HP)壓縮機24的壓縮機區(qū)段；燃燒區(qū)段26；包括高壓(HP)渦輪28和低壓(LP)渦輪30的渦輪區(qū)段；以及噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。高壓(HP)軸或轉(zhuǎn)軸34將HP渦輪28傳動地連接于HP壓縮機24。低壓(LP)軸或轉(zhuǎn)軸36將LP渦輪30傳動地連接于LP壓縮機22。

對于所繪實施例，風扇區(qū)段14包括可變槳距風扇38，其具有以間隔開的方式聯(lián)接于盤42的多個風扇葉片40。如所繪，風扇葉片40從盤42大體上沿徑向方向R向外延伸。各個風扇葉片40能夠借助于風扇葉片40操作地聯(lián)接于適合的促動部件44而關(guān)于盤42繞著槳距軸線P旋轉(zhuǎn)，適合的促動部件44構(gòu)造成一致地共同改變風扇葉片40的槳距。風扇葉片40、盤42和促動部件44能夠通過橫跨動力變速箱46的LP軸36繞著縱軸線12一起旋轉(zhuǎn)。動力變速箱46包括多個齒輪，用于使LP軸36的轉(zhuǎn)速逐步降低至更有效的旋轉(zhuǎn)風扇速度。

仍參照圖1的示例性實施例，盤42由可旋轉(zhuǎn)前機艙48覆蓋，可旋轉(zhuǎn)前機艙48空氣動力地定輪廓成促進空氣流穿過多個風扇葉片40。此外，示例性風扇區(qū)段14包括環(huán)形風扇殼或外機艙50，其沿周向包繞風扇38和/或芯部渦輪發(fā)動機16的至少一部分。將認識到的是，機艙50可構(gòu)造成由多個沿周向間隔的出口導葉52關(guān)于芯部渦輪發(fā)動機16支承。此外，機艙50的下游區(qū)段54可在芯部渦輪發(fā)動機16的外部分之上延伸，以便限定其間的旁通空氣流通路56。

在渦扇發(fā)動機10的操作期間，一定量的空氣58通過機艙50和/或風扇區(qū)段14的相關(guān)聯(lián)的入口60進入渦扇10。在一定量的空氣58橫跨風扇葉片40經(jīng)過時，如由箭頭62指示的空氣58的第一部分引導或發(fā)送到旁通空氣流通路56中，而如由箭頭64指示的空氣58的第二部分引導或發(fā)送到LP壓縮機22中?？諝獾牡谝徊糠?2與空氣的第二部分64之間的比率通常稱為涵道比?？諝獾牡诙糠?4的壓力接著在其發(fā)送穿過高壓(HP)壓縮機24并且到燃燒區(qū)段26中時增大，在燃燒區(qū)段26中，其與燃料混合并且焚燒以提供燃燒氣體66。

燃燒氣體66發(fā)送穿過HP渦輪28，在HP渦輪28中，來自燃燒氣體66的熱能和/或動能的一部分經(jīng)由聯(lián)接于外殼18的HP渦輪定子導葉68和聯(lián)接于HP軸或轉(zhuǎn)軸34的HP渦輪轉(zhuǎn)子葉片70的連續(xù)級抽取，因此引起HP軸或轉(zhuǎn)軸34旋轉(zhuǎn)，由此支持HP壓縮機24的操作。燃燒氣體66接著發(fā)送穿過LP渦輪30，在LP渦輪30中，熱能和動能的第二部分從燃燒氣體66經(jīng)由聯(lián)接于外殼18的LP渦輪定子導葉72和聯(lián)接于LP軸或轉(zhuǎn)軸36的LP渦輪轉(zhuǎn)子葉片74的連續(xù)級抽取，因此引起LP軸或轉(zhuǎn)軸36旋轉(zhuǎn)，由此支持LP壓縮機22的操作和/或風扇38的旋轉(zhuǎn)。

燃燒氣體66隨后發(fā)送穿過芯部渦輪發(fā)動機16的噴氣排氣噴嘴區(qū)段32以提供推進推力。同時，空氣的第一部分62的壓力在空氣的第一部分62在其從渦扇10的風扇噴嘴排氣區(qū)段76排出之前發(fā)送穿過旁通空氣流通路56時顯著地增大，也提供了推進推力。HP渦輪28、LP渦輪30和噴氣排氣噴嘴區(qū)段32至少部分地限定熱氣體路徑78，用于將燃燒氣體66發(fā)送穿過芯部渦輪發(fā)動機16。

現(xiàn)在參照圖2，提供了根據(jù)本主題的示例性實施例的LP渦輪轉(zhuǎn)子葉片74的圖示。對于所繪實施例，渦輪轉(zhuǎn)子葉片74包括陶瓷基質(zhì)復合(CMC)材料，其為具有高溫能力的非金屬材料。用于此類轉(zhuǎn)子葉片74的示例性CMC材料可包括碳化硅、硅、二氧化硅，或氧化鋁基質(zhì)材料和它們的組合。陶瓷纖維可嵌入在基質(zhì)內(nèi)，如，包括單絲像藍寶石或碳化硅(例如，Textron的SCS-6)的氧化穩(wěn)定增強纖維，以及包括碳化硅(例如，Nippon Carbon的NICALON?、Ube Industries的TYRANNO?和Dow Corning的SYLRAMIC?)、硅酸鋁(例如，Nextel的440和480)，以及短切晶須和纖維(例如，Nextel的440和SAFFIL?)，以及可選的陶瓷顆粒(例如，Si, Al, Zr, Y的氧化物和它們的組合)，以及無機填料(例如，葉臘石、鈣硅石、云母、滑石、藍晶石和蒙脫土)的粗紗和紗。CMC材料可在近似1000到1200℉的溫度范圍中具有大約1.3×10^-6 in/in/℉到大約3.5×10^-6 in/in/℉的范圍中的熱膨脹系數(shù)。

如圖2中所示，轉(zhuǎn)子葉片74包括由CMC材料的多個板層84制成的翼型件部分80和柄部分82。如在下面更詳細所述，柄部分82構(gòu)造成裝固于渦輪轉(zhuǎn)子盤94(圖3)。翼型件部分80大體上從柄部分82沿徑向向外延伸，以便突出到流動穿過渦輪區(qū)段30的燃燒氣體66的熱氣體路徑中。例如，翼型件部分80可從柄部分82沿徑向向外延伸至翼型件末端(未示出)。此外，翼型件部分80可大體上限定空氣動力形狀。作為實例，翼型件部分80可定形成以便具有壓力側(cè)86和吸入側(cè)88，它們構(gòu)造成便于捕獲燃燒氣體的動能并且將燃燒氣體的動能轉(zhuǎn)化成可使用的旋轉(zhuǎn)能。

關(guān)于圖2繼續(xù)，多個板層84中的各個從葉片74的壓力側(cè)86延伸至葉片74的吸入側(cè)88。在所示實施例中，各個板層84從壓力側(cè)86纏繞至吸入側(cè)88以限定葉片74。作為優(yōu)選，板層84包含沿它們的長度的連續(xù)的CMC纖維，使得連續(xù)的CMC纖維圍繞銷孔90纏繞。連續(xù)纖維CMC板層可有助于避免依靠葉片材料的層間能力來抵抗葉片上的應力，并且連續(xù)纖維通過使各個板層圍繞銷孔90纏繞來維持，在下面更詳細論述。在一個實施例中，多個板層84可圍繞心軸纏繞以形成大體上淚珠形開口，一個或更多個填料包109放置到該大體上淚珠形開口中。例如，填料包109可包括卷起的板層、基質(zhì)內(nèi)切斷的CMC纖維，或任何其它適當?shù)牟牧稀Ｔ谔盍习?09放置在由板層84形成的開口內(nèi)之后，填料包109接著可機加工成限定銷孔90，但銷孔90也可以以其它方式形成在葉片74中。在任何情況中，葉片74限定銷孔90，其從葉片74的第一側(cè)81延伸穿過葉片74的柄部分82至第二側(cè)83。

柄部分82可限定最底點或部分92，即，葉片74的徑向最內(nèi)點或部分。在示例性實施例中，最底點92可為離葉片的末端(未示出)最遠的葉片74的點。平面P(圖4)可通過最底點92限定，使得平面P大體上平行于軸向方向AD延伸。如圖2中所示，填料包109的至少一部分可鄰近銷孔90的一部分平行于平面P。即，填料包109可限定銷表面91，其為限定銷孔90的一側(cè)或一部分的大體上平的平面表面。

圖3提供了根據(jù)本主題的示例性實施例的渦輪轉(zhuǎn)子盤94的圖示。如圖3中所示，渦輪轉(zhuǎn)子盤94限定沿外緣96的圓周C，并且盤94限定在第一側(cè)100與第二側(cè)102之間延伸的沿圓周C的槽口98。第一側(cè)100可為轉(zhuǎn)子盤94的后側(cè)，而第二側(cè)102可為轉(zhuǎn)子盤94的前側(cè)。多個第一孔口104限定在第一側(cè)100中，而多個第二孔口106限定在第二側(cè)102中。第一孔口104和第二孔口106可為大體圓形的，如所示，但在其它實施例中，第一孔口104和第二孔口106可具有另一形狀，如例如，與附接銷110(圖4)的截面形狀互補和/或?qū)男螤?；附接銷110在下面更詳細描述。此外，在一些實施例中，第一孔口104的形狀可不同于第二孔口106的形狀。在又一些實施例中，第一孔口104和第二孔口106可為相同形狀，但可為不同尺寸，例如，如果第一孔口104和第二孔口106大體上為圓形形狀，則第一孔口104可具有大于第二孔口106的半徑(以及因此，大于其的直徑和截面面積)。第一孔口104和第二孔口106也可具有其它構(gòu)造。

圖4提供了根據(jù)本主題的示例性實施例的附接于渦輪轉(zhuǎn)子盤94的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件75的圖示。在所繪實施例中，渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件75包括渦輪轉(zhuǎn)子葉片74和附接銷110。銷110用于將葉片74附接或聯(lián)接于盤94。更具體而言，葉片74的柄部分82定位在槽口98內(nèi)，并且葉片74由附接銷110在槽口98內(nèi)保持就位。銷110可由任何適當?shù)牟牧?如，具有適當?shù)目辜魪姸鹊牟牧?制成。大體上，典型地用于制造轉(zhuǎn)子盤94的金屬合金(例如，Rene108)、其同族的合金，或另一適合的合金可為用于制造銷110的適當材料，但也可使用其它材料。

如圖4中進一步所示，間隙G可限定在柄部分82與槽口98的徑向最內(nèi)表面108之間。銷110從盤94的第一側(cè)100延伸穿過葉片74中的銷孔90至盤94的第二側(cè)102。如在下面更全面所述，銷110包括本體112，其可插入到第一側(cè)100中的第一孔口104中，穿過銷孔90，并且朝第二側(cè)102中的第二孔口106。結(jié)果，葉片74至盤94的附接可描述為銷-U形夾布置，其中盤94大體上形成U形夾，并且葉片74裝固在盤94的側(cè)部100,102之間，其中銷110插入到形成在盤94的各側(cè)中的孔口中。

現(xiàn)在參照圖5，其示出渦輪葉片組件75的截面視圖，銷110的本體112具有三角形截面形狀。三角形截面可大體上對應于等腰三角形或等邊三角形，但其它三角形形狀可視情況使用。此外，形成本體112的截面的三角形的角可為大體圓形的，這可有助于最小化銷110的本體112內(nèi)和/或葉片74上的應力，使得本體112的三角形截面具有圓形角或轉(zhuǎn)角。如圖2,4和5中所示，銷孔90大體上定形成與附接銷110的本體112互補。更具體而言，銷孔90大致具有與本體112相同的截面形狀，使得在所示實施例中，銷孔90也具有三角形截面形狀。此外，銷孔90構(gòu)造成使得最小間隙形成在附接銷110與葉片74之間。

如圖5中進一步所示，具有半徑R的圓I可內(nèi)接在本體112的三角形截面內(nèi)。內(nèi)接圓I的至少一部分沿本體112的周邊111定位或與其相交。在所繪實施例中，內(nèi)接圓I的一部分沿包括形成本體112的三角形截面的三角形的圓角的周邊111的一部分定位，并且延伸至與圓角相對的三角形的腿部。即，三角形截面具有大致等于圓I的直徑或半徑R的兩倍(即，2R)的高度。

根據(jù)本主題的示例性實施例，圖6提供了圖4和5中所示的附接銷110的側(cè)視圖。如圖6中所示，附接銷110的本體112在第一端部116與第二端部118之間延伸。至少在葉片74的柄部分82的長度L_shank上，本體112的截面形狀是恒定的，如圖4中所繪。銷110的本體112還包括與葉片74的柄部分82面接觸(更具體而言，與柄部分82的銷表面91面接觸)的底面114。底面114具有大致等于柄部分82的長度L_shank的長度。更具體而言，底面114沿本體112在第一端部116與第二端部118之間大致平行于軸向方向AD延伸。

回頭參照圖5，底面114具有由在本體112的三角形截面的圓角中的兩個之間延伸的直線節(jié)段限定的寬度W_surface。如所示，底面114的寬度W_surface為內(nèi)接在本體112的三角形截面內(nèi)的圓I的半徑R的至少兩倍，即，底面114的寬度W_surface大致等于2R(內(nèi)接圓I的直徑)。具有大小L_shank和W_surface的底面114大體上是平的平面表面，并且底面114平行于由柄部分82的最底點92限定的平面P延伸。

更具體而言，如圖5和6中所示，附接銷110的本體112限定在第一端部116與第二端部118之間延伸的三個大致平面表面：底面114、第一表面115和第二表面117。如所示，第一表面115和第二表面117相對于徑向方向RD成角，并且底面114垂直于徑向方向RD延伸。當銷110插入在葉片74內(nèi)時，各個平面表面提供銷110與葉片74之間的面接觸界面。在其它實施例中，附接銷110可具有其它形狀，使得銷110的本體112限定少于或多于三個的接觸表面。此外，盡管示為從第一端部116延伸至第二端部118，但在備選實施例中，由本體112限定的一個或更多個平面表面可沿第一端部116與第二端部118之間的長度的僅一部分延伸。

在一些實施例，如，圖6中所繪的實施例中，銷110可包括鄰近第一端部116的第一塞部分120和鄰近第二端部118的第二塞部分122。第一塞部分120可在形狀上對應于第一孔口104的形狀，而第二塞部分122可在形狀上對應于第二孔口106的形狀。第一塞部分120可填充第一孔口104，例如以有助于防止橫跨柄至轉(zhuǎn)子的后側(cè)的轉(zhuǎn)子吹掃泄漏。即，在第一孔口104在形狀上為圓形的情況下，第一塞部分120可在形狀上為圓柱形，并且具有足以填充第一孔口104的截面面積。類似地，第二塞部分122可填充第二孔口106，即，在第二孔口106在形狀上為圓形的情況下，第二塞部分122可在形狀上為圓柱形，并且具有足以填充第二孔口106的截面面積。在其它實施例中，第一塞部分120和第二塞部分122可具有其它形狀或構(gòu)造，并且在又一些實施例中，塞部分120,122可省略。

圖7繪出了根據(jù)示例性實施例的銷110的端視圖。如所示，銷110的本體112可具有第一截面面積A₁，第一塞部分120可具有第二截面面積A₂，并且第二塞部分122可具有第三截面面積A₃。在所繪實施例中，第二截面面積A₂大于或多于第一截面面積A₁，而第二截面面積A₂和第一截面面積A₁兩者大于或多于第三截面面積A₃。此外，塞部分120,122可具有如圖7中所示的大體上圓形的截面形狀，但在其它實施例中，塞部分120,122可具有類似于本體112的三角形截面形狀的截面形狀。在又一些實施例中，第一塞部分120和第二塞部分122可具有其它形狀或構(gòu)造，例如，如在下面關(guān)于圖8所述，并且在備選實施例中，塞部分120,122可省略。

仍參照圖7，在所繪實施例中，第二塞部分122的形狀大致對應于圖5中所示的內(nèi)接圓I。因此，在所示實施例中，第二塞部分122具有半徑R(與內(nèi)接圓I相同的半徑)。

回頭參照圖4，渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件75還可包括開口環(huán)固位機構(gòu)124，用于將銷110固持在第一孔口104和第二孔口106和銷孔90內(nèi)。在盤94在渦輪的操作期間旋轉(zhuǎn)時，銷110可經(jīng)受可引起銷110離開銷孔90和孔口104,106的各種力、振動等。因此，特征如開口環(huán)124有助于將銷110固持就位。

如圖4中所示，開口環(huán)固持機構(gòu)124定位成鄰近第一側(cè)100。渦輪轉(zhuǎn)子盤94的第一側(cè)100包括唇部126，使得唇部126與第一側(cè)100集成。唇部126沿徑向向內(nèi)延伸，并且限定扇形部分128，其容許接近第一孔口104用于插入銷110。在插入銷110之后，開口環(huán)固位機構(gòu)124定位在銷110與唇部126之間。更具體而言，機構(gòu)124的開口環(huán)設(shè)計允許機構(gòu)124例如收縮或變形用于將機構(gòu)124安裝在銷110與唇部126之間，并且接著膨脹或另外變形以防止銷110滑出孔口104,106和銷孔90。當然，其它適當?shù)墓涛粰C構(gòu)可用于將銷110固持在孔口104,106和銷孔90內(nèi)。

作為備選，可使用用于將銷110固持在孔口104,106和銷孔90內(nèi)的其它適當?shù)钠骷?。作為一個實例，材料條可鄰近第一孔口104和/或第二孔口106附接于轉(zhuǎn)子盤94的表面，以覆蓋孔口；材料條可繞著盤94的表面延伸，使得材料條有助于將相鄰葉片74的銷110固持就位。還可使用用于將銷110固持就位的其它器件。

如上文所述，用于將轉(zhuǎn)子葉片74附接或聯(lián)接于轉(zhuǎn)子盤94的渦輪轉(zhuǎn)子葉片組件75的附接銷110具有至少一個平面表面，如例如底面114，并且限定葉片74的銷孔90的多個板層84具有限定銷孔90的一部分的銷表面91。如圖4和5中所示，當銷110插入到銷孔90中時，銷110的底面114鄰近銷孔90的銷表面91。因此，銷110和葉片74沿底面114和銷表面91對接，使得沿表面承受銷110與葉片74之間的接觸應力。更具體而言，沿徑向方向RD的接觸應力的部分可分布在底面114與銷表面91之間的表面接觸界面之上。因此，銷110與葉片74之間的接觸應力可相比于具有附接銷與葉片之間的線接觸的備選設(shè)計減小，如例如使用具有帶圓形截面的本體的銷的設(shè)計，其中沿徑向方向的應力的分量沿線接觸集中，而非分布在表面之上。因此，在示例性實施例中，本體112限定至少一個平面表面；具體而言，本體112限定垂直于徑向方向RD延伸的至少一個平面表面。在其它實施例中，本體112限定至少三個平面表面，使得例如本體112具有如圖5和7中所示的大致三角形截面形狀，或另一大體上多邊形的截面形狀，但本體112也可具有其它截面形狀。在此類實施例中，本體112優(yōu)選具有垂直于徑向方向RD延伸的至少一個平面表面，但其它大致平面表面可與徑向方向成角延伸。

具有至少一個平面表面以及更具體而言，垂直于徑向方向RD延伸的底面114的本體112的另一個優(yōu)點在于平面表面給出了在操作期間保持葉片74的位置恒定的選擇，例如，不允許葉片74繞著沿銷110的縱長中心線延伸的銷110的軸線旋轉(zhuǎn)。作為圖8中所繪的一個實例，第一塞部分120可限定大體上平面表面121，并且第一孔口104可具有對應于限定表面121的第一塞部分120的形狀的形狀。表面121防止銷110免于在第一孔口104中旋轉(zhuǎn)；即，表面121防止葉片74相對于渦輪轉(zhuǎn)子盤94旋轉(zhuǎn)。此類位置約束關(guān)于具有圓形截面的銷是不可能的。此外，將容易理解的是，圖8中所示的第一塞部分120的形狀的變化也可用于防止銷110和葉片74的旋轉(zhuǎn)，并且由此保持葉片74的位置恒定。

基于前文，銷110和葉片74的各種特征的特定大小可選擇成將葉片74上的各種應力(例如，葉片74上的接觸/碰撞應力和/或柄應力)減小至期望水平，并且避免依靠CMC材料的層間能力。作為一個實例，可合乎需要的是將CMC葉片74上的接觸/碰撞應力限制至近似等于附接銷110的剪切應力的值。為了產(chǎn)生粗略等同于銷剪切應力的接觸應力，底面114的寬度W_surface應當為內(nèi)接圓I的半徑R的近似兩倍，其中半徑R還為第二塞部分122的半徑，如所述，并且銷110的底面114的長度L_shank應當近似等于半徑R的2π倍，即，

L_shank ≈ 2πR

W_surface≈ 2R。

作為另一個實例，可合乎需要的是將柄應力(即，柄部分82上的拉伸應力)限制至銷剪切應力的近似三分之一(1/3)。在此類實施例中，柄部分82的寬度W_shank(圖5)應當為半徑R的近似三倍，并且柄部分82的長度L_shank(圖4)應當為半徑R的近似2π倍，即

W_shank≈ 3R

L_shank≈ 2πR。

應當容易理解的是，這些特征的幾何尺寸(scaling)，即，銷110的底面114的長度L_shank、柄部分82的寬度W_shank以及柄部分82的長度L_shank容易容納在葉片74、盤94和銷110的其它設(shè)計約束內(nèi)。此外，葉片74、銷110和/或盤94內(nèi)或上的各種應力的其它期望限制可在各個構(gòu)件的各種大小之間產(chǎn)生不同的關(guān)系。

盡管上文關(guān)于渦扇發(fā)動機10的LP渦輪轉(zhuǎn)子葉片74描述，但應當容易理解的是，前述論述還應用于其它燃氣渦輪發(fā)動機構(gòu)件。具體而言，以上論述應當理解為應用于渦扇發(fā)動機10的HP渦輪轉(zhuǎn)子葉片70和其它適當?shù)臉?gòu)件。

該書面的描述使用實例以公開本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這些其它實例包括不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。